探秘电子业救星石墨烯：发展前景不可限量

OFweek 电子工程 网综合报道：石墨烯，这个让大部分公众感到陌生的名字，却是全球多国科学家都在竞相研究的课题。这种在2004年才正式被发现的新材料，不仅让两名英国发现者获得2010年诺贝尔物理学奖，更有望让“薄得像纸一样的透明手机”、“一分钟充完电的电池”、“像衬衣一样的防弹衣”等“科幻产品”变成现实。中航工业航材院(以下简称航材院)相关人士27日向《环球时报》透露，他们成功利用石墨烯与铝合金在全球率先研制出“烯合金”，宣布新一代具备特殊性能的系列材料问世，或许将对未来航空航天器带来革命性变革。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，它只有一个碳原子那么厚，是已知、能看得见的薄纳米级材料。这种特殊结构让它从被发现之初，就获得多个世界之：有史以来结实的材料，其强度是钢的100多倍；电子传导率快的材料，比硅材料快140倍；它还是轻的固体物质、室温下导电性能好的材料、具有97.7%的透光率……各国科学家竞相投入对这种新材料的研发中，认为它将“颠覆世界电子行业的未来”。仅今年5月，就有新加坡南洋理工大学宣布研制出光感提高1000倍的石墨烯图像传感器；英国利物浦大学研制的石墨烯新材料有望取代由硅制成的 晶体管 ……苹果、三星等公司正试图利用石墨烯材料的导电和透明特性，制造像一张纸那么薄的透明手机，而且还不怕弯曲。利用它能制造出大容量电池，一次充电足以让汽车行驶数百上千公里。

航材院研究人员告诉《环球时报》记者，尽管当前石墨烯的研究成果很多，但目前主要还停留在实验室阶段，距离工业化生产仍有相当距离。造成这种局面的很大原因是石墨烯的价格太贵，是等重黄金的15倍，因此又被称为“黑黄金”。航材院如今已经掌握了批量生产大尺寸、高质量石墨烯薄膜和高性能石墨烯粉末的技术，为石墨烯的大规模应用打下基础。

除了制造电子设备外，石墨烯的高强度、高韧性也为材料学带来新变革，这对于“尽力减少每一克重量”的飞机制造业来说尤其重要。航材院利用铝合金粉和石墨烯粉以一定比例混合后制造出的“烯合金”，其屈服强度和抗拉强度分别提高58%和25%，在世界上首创利用石墨烯制造高端合金材料的新途径。据介绍，该研究团队下一步还将利用石墨烯提高钛合金等金属的性能，有望给飞机材料带来新的变革。

据《纽约时报》报道，石墨烯是一种神奇的材料，它具备颠覆当前所有电子设备的潜质，是“材料的未来和电子行业的救命稻草”。报道称，石墨烯是目前已知的硬度、薄的材料。它由碳原子以特殊结构排列而成，比其他任何材料都具备更好的导热、导电特性。更令人称奇的是，它不仅是世界上硬的材料，而且柔韧性也强。厚度只有一层碳原子的石墨烯被称为“奇迹材料”。

什么是石墨烯？

石墨烯可以变革电子行业，催生灵活多变的设备、超动力的量子计算机、电子服装及可与身体细胞交流的计算机。

虽然石墨烯早在10年前就被发现，然而它在2010年才真正获得关注。两名曼彻斯特大学的物理学家因石墨烯实验而获得诺贝尔奖。近，研究人员集中精力研究如何商业化生产石墨烯。